JP2019529811A - Wave energy capture system - Google Patents
Wave energy capture system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019529811A JP2019529811A JP2019537897A JP2019537897A JP2019529811A JP 2019529811 A JP2019529811 A JP 2019529811A JP 2019537897 A JP2019537897 A JP 2019537897A JP 2019537897 A JP2019537897 A JP 2019537897A JP 2019529811 A JP2019529811 A JP 2019529811A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave energy
- tube
- chamber
- underwater wave
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
- F03B13/20—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" wherein both members, i.e. wom and rem are movable relative to the sea bed or shore
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/148—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the static pressure increase due to the wave
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
- F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
- F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
- F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
- F03B13/16—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem"
- F03B13/18—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore
- F03B13/188—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy using the relative movement between a wave-operated member, i.e. a "wom" and another member, i.e. a reaction member or "rem" where the other member, i.e. rem is fixed, at least at one point, with respect to the sea bed or shore and the wom is flexible or deformable
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient
Abstract
波エネルギを捕捉するための方法、システム及び装置10が開示される。水中波エネルギ捕捉装置10は、管12と、複数の一方向弁21,31,41とを備えている。管12は、管12の上流端10uに海水流入口11を有している。管12の下流端10dは、管12からの海水流によって動力供給されるエネルギ利用手段2と連通可能である。一方向弁21,31,41は、管12を一連のチャンバ20,30,40に分割する。チャンバは、弾性壁22,32,42を備えている。これらは、各チャンバ20,30,40の有効内部容積を変更するように変形可能である。弁21,31,41は、開くことによって管12内の下流方向への水の流れを許容し、閉じることによって管12内の上流方向への水の流れに抵抗する。A method, system and apparatus 10 for capturing wave energy is disclosed. The underwater wave energy capturing device 10 includes a pipe 12 and a plurality of one-way valves 21, 31, 41. The pipe 12 has a seawater inlet 11 at the upstream end 10 u of the pipe 12. The downstream end 10 d of the pipe 12 can communicate with the energy utilization means 2 that is powered by the seawater flow from the pipe 12. One-way valves 21, 31, 41 divide tube 12 into a series of chambers 20, 30, 40. The chamber includes elastic walls 22, 32 and 42. These can be modified to change the effective internal volume of each chamber 20, 30, 40. The valves 21, 31, 41 open to allow downstream water flow in the tube 12, and close the valve 21, 31, 41 to resist upstream water flow in the tube 12.
Description
本発明は、特に水面下の波から波エネルギを捕捉するための方法、装置及びシステムに関する。 The present invention relates to a method, apparatus and system for capturing wave energy, particularly from subsurface waves.
波エネルギ装置は、様々な形態で提供される。波エネルギ装置の1つのタイプは、潮の上昇及び下降運動を利用し、例えば、海底に固定された静止部材に対して作用する浮力部材を利用する。潮の上昇及び下降運動は、比較的予測可能で規則的であるため、波エネルギを抽出することができる比較的複雑でない供給源となる。 Wave energy devices are provided in various forms. One type of wave energy device utilizes tidal ascent and descent motion, for example, utilizing a buoyancy member that acts on a stationary member secured to the seabed. The rising and falling movements of the tide are relatively predictable and regular, making them relatively uncomplicated sources from which wave energy can be extracted.
波エネルギ装置がより容易に設置及び維持され得る海岸線の近くでは、海底に沿って交互に移動する水面下の波の引き潮及び流れは、捕捉されるべき波エネルギのより強力な供給源となる。しかしながら、そのような波エネルギは、不規則であり、予測不可能である。したがって、規則的で連続的なエネルギ源を利用することは困難であり、特定の電力帯域内での動作効率のために発電設備を最適化することも困難である。 Near the shoreline where wave energy devices can be more easily installed and maintained, subsurface wave tides and flows that move alternately along the sea floor provide a more powerful source of wave energy to be captured. However, such wave energy is irregular and unpredictable. Therefore, it is difficult to utilize a regular and continuous energy source, and it is also difficult to optimize the power generation equipment for operating efficiency within a specific power band.
さらに、海岸線の近くに設置された波エネルギ装置は、海洋生物と、海水浴や船舶などの人間活動とを含む環境要因に対してより敏感でなければならない。タービンはブレードの衝突及び騒音などの問題を引き起こし、後者は、エコーロケーションに依存する海洋生物にとって特に有害である。 In addition, wave energy devices installed near the coastline must be more sensitive to environmental factors including marine life and human activities such as sea bathing and boating. Turbines cause problems such as blade collisions and noise, the latter being particularly detrimental to marine life that relies on echo location.
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものである。 The present invention has been made in view of such a background.
本発明の第1の態様によれば、管及び複数の一方向弁のうちの少なくとも1つを備える波エネルギ捕捉装置が提供される。好ましくは、波エネルギ装置は完全に水中に沈めることができる。したがって、波エネルギ装置は、水面下の波からエネルギを捕捉するように構成されてもよい。 According to a first aspect of the invention, there is provided a wave energy capture device comprising at least one of a tube and a plurality of one-way valves. Preferably, the wave energy device can be completely submerged. Thus, the wave energy device may be configured to capture energy from subsurface waves.
好ましくは、装置は、管の上流端に海水流入口を有する管を含む。理想的には、管の下流端がエネルギ利用手段と連通可能である。エネルギ利用手段は、管からの海水流によって動力を供給されてもよい。一方向弁は、管を一連のチャンバに分割するように配置することができる。各チャンバは弾性壁を備えている。理想的には、これらは各チャンバの有効内部容積を変更するように変形可能である。 Preferably, the apparatus includes a tube having a seawater inlet at the upstream end of the tube. Ideally, the downstream end of the tube can communicate with the energy utilization means. The energy utilization means may be powered by a seawater flow from the tube. The one-way valve can be arranged to divide the tube into a series of chambers. Each chamber has an elastic wall. Ideally they can be modified to change the effective internal volume of each chamber.
好ましくは、弁の各々は、管内の下流方向への水の流れを許容するために開くことができるように構成されている。好ましくは、弁の各々は、管内の上流方向への水の流れに抵抗するために閉じることができるように構成されている。 Preferably, each of the valves is configured to be open to allow downstream water flow in the tube. Preferably, each of the valves is configured to be closed to resist upstream water flow in the tube.
好ましくは、各チャンバのうちの少なくとも1つは、管内における上記少なくとも1つのチャンバ内への下流方向への水の流れに応答して膨張するように構成されている。 Preferably, at least one of each chamber is configured to expand in response to a downstream flow of water into the at least one chamber within the tube.
好ましくは、入口に近位の弁は、流入口から入る水の流れに応答して開くように構成されている。好ましくは、流入口に近位の弁は、流入口から流れ出る水の流れに応答して閉じるように構成されている。流入口は漏斗から成ることができる。 Preferably, the valve proximal to the inlet is configured to open in response to a flow of water entering from the inlet. Preferably, the valve proximal to the inlet is configured to close in response to the flow of water flowing out of the inlet. The inlet can consist of a funnel.
好ましくは、装置は、チャンバの少なくとも1つを包囲する透水性シェルをさらに備える。シェルは、チャンバ又は各チャンバの弾性壁の膨張を制限するように構成することができる。シェルは、メッシュから成ることができる。 Preferably, the apparatus further comprises a water permeable shell surrounding at least one of the chambers. The shell can be configured to limit expansion of the chamber or the elastic wall of each chamber. The shell can consist of a mesh.
有利なことに、シェルの使用は弾性壁が構成される材料が水圧変化により敏感になることを可能にし、それによって装置のエネルギ捕捉能力を増加させる。特に、弾性壁は、潮力が非常に変動しやすい海洋環境において他の点で実用的であるよりも、より薄かったり、より弾性的であったりしてもよい。シェルの使用は、大きな力からの損傷に対する装置の負担を明らかに増大させることなく、小さな力に対する装置の感度を増大させる。 Advantageously, the use of a shell allows the material from which the elastic wall is constructed to be more sensitive to changes in water pressure, thereby increasing the energy capture capability of the device. In particular, the elastic wall may be thinner or more elastic than otherwise practical in a marine environment where tidal forces are highly variable. The use of a shell increases the sensitivity of the device to small forces without significantly increasing the burden of the device on damage from large forces.
好ましくは、それぞれのチャンバを包囲するシェルの領域の内部容積が、上記それぞれの包囲されたチャンバの最大容積を実質的に画定する。 Preferably, the internal volume of the region of the shell surrounding each chamber substantially defines the maximum volume of the respective enclosed chamber.
好ましくは、上流端のより近くに位置するチャンバが下流端のより近くに位置するチャンバと比較して大きな平均外周を有する。 Preferably, the chamber located closer to the upstream end has a larger average perimeter compared to the chamber located closer to the downstream end.
好ましくは、管が上流端から下流端に向かって内向きに先細りになっている。 Preferably, the tube tapers inward from the upstream end toward the downstream end.
好ましくは、上流端のより近くに位置する一方向弁が下流端のより近くに位置する一方向弁と比較して、流体が流れるより大きな開口を有する。 Preferably, the one-way valve located closer to the upstream end has a larger opening through which fluid flows compared to the one-way valve located closer to the downstream end.
好ましくは、一方向弁又は各一方向弁が複数の可撓性弁部材を備え、各可撓性弁部材はその周囲の根元部分を介して管の内周面に接続されている。好ましくは、一方向弁又は各一方向弁が二尖弁又は三尖弁である。装置は、流入口フィルタを備えることができる。多くの装置は、流入口カバーを備えている。 Preferably, the one-way valve or each one-way valve includes a plurality of flexible valve members, and each flexible valve member is connected to the inner peripheral surface of the pipe via a root portion around the flexible valve member. Preferably, the one-way valve or each one-way valve is a bicuspid valve or a tricuspid valve. The apparatus can comprise an inlet filter. Many devices include an inlet cover.
本発明の第2の態様によれば、本発明の第1の態様による装置からのエネルギを利用するためのシステムが提供される。前記システムは、発電システムであってもよい。システムは、タービン及び発電機を備えることができる。システムは、理想的には共通のエネルギ利用手段に接続されたそれぞれの下流端を有する、本発明の第1の態様による複数のデバイスを備えることができる。システムは、装置を海底に固定するための1つ以上のアンカーを備えることができる。システムは、装置とアンカーとの間を接続するための1つ以上のテザーを備えることができる。システムは、装置又は各装置の深さを制御するための調整可能なテザーシステムを備えることができる。 According to a second aspect of the invention, there is provided a system for utilizing energy from a device according to the first aspect of the invention. The system may be a power generation system. The system can comprise a turbine and a generator. The system can comprise a plurality of devices according to the first aspect of the invention, ideally having respective downstream ends connected to a common energy utilization means. The system can include one or more anchors for securing the device to the seabed. The system can include one or more tethers for connecting between the device and the anchor. The system can comprise an adjustable tether system for controlling the device or the depth of each device.
本発明の第3の態様によれば、波エネルギを捕捉する方法が提供される。この方法は、本発明の第1の態様による装置、及び/又は本発明の第2の態様によるエネルギを利用するシステムを使用することを含むことができる。この方法は、以下のステップのうちの少なくとも1つを含むことができる。 According to a third aspect of the present invention, a method for capturing wave energy is provided. The method can include using an apparatus according to the first aspect of the invention and / or a system utilizing energy according to the second aspect of the invention. The method can include at least one of the following steps.
上流端に流入口を有する管を設け、管は、管内における下流方向への水の流れを許容するために開くことができるように構成された複数の一方向弁によって一連のチャンバに分割され、各一方向弁は管内における上流方向への水の流れに抵抗するために閉じることができるように構成され、
管を海水に浸し、
前記管の下流端をエネルギ利用手段に接続する。
Providing a tube with an inlet at the upstream end, the tube being divided into a series of chambers by a plurality of one-way valves configured to be open to allow downstream flow of water within the tube; Each one-way valve is configured to be closed to resist upstream water flow in the pipe,
Soak the tube in sea water,
The downstream end of the tube is connected to energy utilization means.
本発明の異なる態様の特徴及び利点は、文脈が許せば、互いに組み合わせるか、又は置き換えることができることを理解されたい。 It should be understood that the features and advantages of the different aspects of the present invention may be combined with or replaced with one another as the context allows.
例えば、本発明の第1の態様及び/又は第2の態様に関連して説明した装置及び/又はシステムの特徴は、本発明の第3の態様に関連して説明した方法の一部として提供することができる。例えば、この方法は、透水性シェルを設け、少なくとも1つのチャンバを包囲するように透水性シェルを配置するステップを含むことができる。 For example, the apparatus and / or system features described in connection with the first and / or second aspects of the invention are provided as part of the method described in connection with the third aspect of the invention. can do. For example, the method can include providing a water permeable shell and positioning the water permeable shell to surround at least one chamber.
さらに、そのような特徴自体が、本発明のさらなる態様を構成することができる。例えば、調節可能なテザーシステムの特徴は、それ自体、本発明のさらなる態様を構成し得る。 Furthermore, such features themselves may constitute further aspects of the invention. For example, the features of the adjustable tether system may itself constitute a further aspect of the present invention.
本発明をより容易に理解するために、本発明の実施形態を、一例として添付の図面を参照して説明する。
図1は、水面下の海の波によって動作するエネルギ発生システム1の断面概略図である。システム1は、エネルギ利用システム2と、本発明の第1の実施形態に係る波エネルギ捕捉装置10とを備えている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an
エネルギ利用システム2は、発電機3と、電気ケーブル3aと、電気負荷3bと、タービン4と、パイプ6とを備えている。発電機3は、電気ケーブル3aを介して電気負荷3bに電気的に接続されている。発電機はタービン4によって機械的に動力を供給され、タービン4はパイプ6からタービン4に入力される水流によって機械的に動力を供給される。タービン4は、水出口として排出口5を備えている。パイプ6は、波エネルギ捕捉装置10の下流端10dからタービン4に水を導く。
The
波エネルギ捕捉装置10は、その装置10の下流端10dと上流端10uとの間に延びるほぼ環状断面の細長い先細りの水管12を備えている。したがって、管12は、概して、波エネルギ捕捉装置10と同じ下流端10d及び上流端10uを共有する。漏斗状の流入口11は、上流端10uに設けられている。
The wave
さらに、管12、そして波エネルギ捕捉装置10は、概して、オウム貝に類似したコイル形状をなしている。これは、図1において点線10sによって示されているが、点線10sは必ずしも波エネルギ捕捉装置10の物理的構造の一部を形成するのではなく、むしろ、その概略的な形状を示すことに留意されたい。管12は、下流端10dに向かって内向きに先細りになっており、実質的に水を通さず、管12の有効容積を変えるように変形できる弾性壁を備えている。
Furthermore, the
波エネルギ捕捉装置10は、管12を一連のチャンバに分割する一連の一方向弁をさらに備えている。第1、第2及び第3のチャンバ20,30,40のみが図1に代表的に示されており、これらの順に上流端10uに近い。しかしながら、管12の上流端10uと下流端10dとの間には追加のチャンバが存在する。図示されたチャンバ20,30,40のそれぞれは、対応する第1、第2及び第3の弁21,31,41によって区画されており、これらの弁は、波エネルギ捕捉装置10内に存在する他の弁を代表するものであるが、他の弁は、明瞭にするために図1から省略されている。
The wave
概して、2つの連続する弁と、それらの間の弾性のある管12の壁の一部とが、それぞれのチャンバを画定する。したがって、各チャンバは、そのチャンバの有効内部容積を変更するように変形可能な弾性壁を有する。しかしながら、各弁に隣接する管12の円周領域は、各弁の動作の信頼性を維持するように、変形又は撓みを防止するように補強されてもよいことに留意されたい。
In general, two successive valves and a portion of the wall of the
管のテーパにより、上流端10uのより近くに位置する弁は、下流端10dのより近くに位置する弁と比較して、流体が流れるより大きな開口を有する。さらに、上流端10uの近くに位置するチャンバは、下流端10dの近くに位置するチャンバに比べて、より大きな平均外周を有する。図1に示されるように、最大のチャンバ20は、上流端10uに連続的に最も近いチャンバであり、チャンバ20は、概念的には連続して続くチャンバ30,40よりも単位長さ当たりに収容できる海水体積が大きい。これは、チャンバ20,30,40が同じ内圧及び外圧を受けることに基づいている。また、チャンバ20,30,40の内圧が互いに同じであり、波エネルギ捕捉装置10の外部の圧力も同じである場合、各チャンバの対応する弾性壁部分22,32,42は、図1に示すように、元の応力を受けていない位置から変形しないことにも留意されたい。
Due to the taper of the tube, the valve located closer to the
図1の波エネルギ捕捉装置の概略図が単独で示されている図2を簡単に参照すると、波エネルギ捕捉装置10は、網目構造の透水性シェル13をさらに備え、透水性シェル13は管12の外側に配置されている。これは、また、同じシェル状の外形に大まかに従うが、波エネルギ捕捉装置のそれぞれのチャンバ20,30,40と一致する周期的な波状の膨らみを伴う。さらに、各膨らみの最大円周は、各チャンバの軸方向における中央とほぼ一致する。各膨らみ間のシェル13の最小円周は、2つの隣接するチャンバ間の軸方向における境界とほぼ一致し、したがって弁の位置とも一致する。したがって、シェル13は一連の領域を有し、シェルの各領域はそれぞれのチャンバを包囲する。
Referring briefly to FIG. 2, where the schematic diagram of the wave energy capture device of FIG. 1 is shown alone, the wave
具体的には、図1に戻って参照すると、第1及び第2の弁21,31、並びに第1の弾性壁部分22によって画定される第1のチャンバ20は、第2のシェル領域23によって包囲されている。第3及び第3の弁31,41、並びに第2の弾性壁部分32によって画定される第2のチャンバ30は、第2のシェル領域33によって包囲されている。第3のチャンバ40は、第3の弁41、第4の弁(図示せず)及び第3の弾性壁部分42によって画定され、第3のシェル領域43によって包囲されている。
Specifically, referring back to FIG. 1, the
本実施形態における各一方向弁は、人工心臓弁の技術分野で周知である三尖弁の形態をなしている。このような三尖弁の例は米国特許第4222126号明細書に開示されており、その内容は、適用可能な法律によって許容される範囲まで参照により本明細書に組み込まれる。 Each one-way valve in the present embodiment is in the form of a tricuspid valve that is well known in the art of artificial heart valves. An example of such a tricuspid valve is disclosed in US Pat. No. 4,222,126, the contents of which are hereby incorporated by reference to the extent permitted by applicable law.
各弁は3つの可撓性弁部材を有し、各弁部材は、その周囲の根元部分を介して管12の内周面に接続されている。弁は図1に概略的に示されているに過ぎないため、3つの弁部材のうちの2つだけが図1に示されている。しかしながら、図2を参照すると、第1の弁21の3つの弁部材21a,21b,21cの全てが示されている。後続の弁も、3つの弁部材を有するものとして表されている。しかしながら、図1及び図2の両方では、各チャンバの弾性壁部分が応力を受けておらず、弁が閉鎖位置にあり、弁部材が互いに向かって付勢され、各チャンバを密封するように当接する等圧状態が示されている。
Each valve has three flexible valve members, and each valve member is connected to the inner peripheral surface of the
さらに、各弁は、上流端10uに向かう上流方向の管内における水流に応答して閉じるように配置されている。したがって、各弁は、この上流方向の水流に抵抗する。逆に、各弁は、下流端10dに向かう下流方向の管内における水流に応答して開くように配置されている。別の言い方をすれば、上流の水圧がその弁の下流の水圧より大きい場合にのみ、各弁の間の圧力差が弁を実質的に開く。
Further, each valve is arranged to close in response to a water flow in the upstream pipe toward the
したがって、水面下の波によって生じる漏斗状の流入口11に向かう水の流れは、弁21,31,41を順に開かせる。これは、第1、第2及び第3のチャンバ20,30,40を有する波エネルギ捕捉装置10の一部を拡大した断面概略図を分離して示す図3に示されている。また、第1、第2及び第3の弁20,30,40の各々の3つの弁部材のうちの2つのみが示されている。
Therefore, the flow of water toward the funnel-shaped
水の流れは、矢印Fで示すように、漏斗状の流入口11によって集中し、第1の弁21の上流の水圧がチャンバ20内の弁21の下流の水圧よりも高くなる。これにより、弁部材21a,21bは、水が第1のチャンバ20に流入できるように離間する。同時に、チャンバ20の外部の水圧に対するチャンバ20内部の圧力の増加は、第1のチャンバ20の弾性壁部分22を膨張させる。同様に、水流は第2のチャンバ30及び第3のチャンバ40等へと継続し、弁部材31a,31b,41a,41bはチャンバ30,40内に水を流すように離間し、それぞれの弾性壁部分32,42は各チャンバ30,40内の圧力の増加に応答して膨張する。
As shown by the arrow F, the water flow is concentrated by the funnel-shaped
管12の各壁部分の膨張は、シェル13のそれぞれの領域によって制限される。具体的には、第1の壁部分22が第1のシェル領域23によって膨張が制限され、第2の壁部分32は第2のシェル領域33によって膨張が制限され、第3の壁部分42は第1のシェル領域43によって膨張が制限される。このように、それぞれのチャンバを包囲するシェル領域の内部容積は、上記それぞれのチャンバの最大容積を実質的に画定する。
Expansion of each wall portion of the
したがって、水は、管12の連続するチャンバに沿って水面下の波の作用で動き、それによりエネルギ利用手段2が駆動される。
Thus, the water moves under the action of waves below the surface of the water along the continuous chamber of the
水面下の波が流入口11から反対の方向に進み、流入口11のすぐ外側の圧力に比べて第1のチャンバ20内の圧力が大きい条件下では、弁部材21a,21bは互いに密着し、第1のチャンバ20から外部への流出を防止する。同様に、任意の上流チャンバ内の圧力が隣接する下流チャンバ内の圧力よりも低い場合、これらの隣接するチャンバ間の弁は閉じて、上流端10uに向かう上流方向の水流を防止する。
Under conditions where waves below the water surface travel in the opposite direction from the
さらに、海の波の不規則性及び局所的な性質のために、波エネルギ捕捉装置10の外部の異なる位置において多くの圧力変動がある。これは、管12の変形可能な弾性壁部分と共に作用し、チャンバ間の圧力差を生じさせる。隣接する下流チャンバと比較して上流チャンバ内により大きな圧力が存在する場合、それらの間の弁が開く。隣接する上流チャンバと比較して下流チャンバ内により大きな圧力が存在する場合、それらの間の弁は閉じる。さらに、波エネルギ捕捉装置10の外部圧力が内部圧力よりも高い場合には、管12の変形可能な壁部分は、波エネルギ捕捉装置10の下流端10dから水を追い出すために絞られる。さらに、上流端10uが下流端10dよりも幅広である管12のテーパ構造は、下流方向への水流を促進する。
Furthermore, due to the irregularity and local nature of ocean waves, there are many pressure fluctuations at different locations outside the wave
上述したように、図1〜3を参照して説明した第1の実施形態は、波エネルギ捕捉装置10の管12を通る水流を過度に妨げないが、波エネルギ捕捉装置10を海底に固定することを含む波エネルギ捕捉装置10の輸送及び設置を大幅に容易にするようにコイル状に巻かれている。しかしながら、波エネルギ捕捉装置10は必ずしもコイル状に巻かれる必要はない。
As described above, the first embodiment described with reference to FIGS. 1-3 does not unduly disturb the water flow through the
図4は、波エネルギ捕捉装置10が直線的に延びている本発明の代替の第2の実施形態を示す。第2の実施形態は、第1の実施形態と同じ原理的特徴および特徴を有し、同じ参照番号が同じ特徴を示すために使用される。この第2の実施形態の波エネルギ捕捉装置10は、10個のチャンバ20,30,40,50,60,70,80,90,100を有するものとして図4に概略的に示されている。
FIG. 4 shows an alternative second embodiment of the present invention in which the wave
具体的には、図4は、第2の実施形態に係る波エネルギ捕捉装置10を備える水面下の波力を利用した発電システム1の概略図である。システム1は、第1の実施形態に関して既に説明したように、エネルギ利用手段2を備えている。
Specifically, FIG. 4 is a schematic diagram of the
システム1は、流入口フィルタ14と流入口カバー15とを備えるように図4にさらに示されている。流入口フィルタ14は流入口11とは別個に示されているが、実際には、海のデブリや海洋生物などの物体が管12内に侵入するのを防止するために、流入口11の上に配置される。流入口カバー15は、また、装置によって受信された波力を制御するために流入口11の上に位置決め可能であり、部分的な覆いは、装置10内に全波力の一部のみを導く。流入口フィルタ14及び流入口カバーは、また、図1〜3に明示的に示されていない場合でも、本発明の第1の実施形態の一部として提供される。
The
本発明の任意の実施形態による装置の実際の使用中に、装置10の深さを制御することが必要になることがある。潮汐活動が多い時期には、装置の動作を維持しながら損傷を防ぐように、装置を海底により近く、より深く配置することが望ましい場合がある。反対に、潮汐活動が少ない時期には、装置を水面に近づけることができ、その結果、水面に近い水面下の波のより顕著な引き込み及び流れの力が、装置10を効率的に動作させるのに十分となる。
During actual use of the device according to any embodiment of the present invention, it may be necessary to control the depth of the
この目的のために、装置10は、調整可能なテザーシステムを介して海底上の1つ以上のアンカー点に接続されてもよい。波のエネルギが所定の量を超えて増加すると、調節可能なテザーシステムは、装置を海底に向かって自動的に引き寄せて損傷を防止するように構成することができる。逆に、波エネルギが減少するにつれて、調節可能なテザーシステムは装置が表面に向かって上昇することができるように、装置を自動的に解放するように構成することができる。このような調整可能なテザーシステムは、波エネルギによって機械的に動力を供給されてもよく、したがって、本実施形態による装置の深さは波力に比例し得る。代替的に、調節可能なテザーシステムは少なくとも部分的に、電気駆動されてもよい。
For this purpose, the
さらに、本発明の実施形態に係る波エネルギ捕捉装置10は、波エネルギの急激な変化に応答してその深さ及び深さの変化率を制御するのに必要な力を最適化する所定の浮力を有することができる。これは、少なくとも部分的には波エネルギ装置に作用する浮力装置を設けることによって達成することができる。これらは、例えば、ブイラインを介して波エネルギ捕捉装置10に取り付けられる水面ブイ及び/又は水面下ブイの形態であってもよい。有利なことに、水面ブイを設けることは、波エネルギ装置の深さをコントロールすることと、波エネルギ装置の位置を容易に示す方法との両方に役立てることができる。したがって、波エネルギ装置は、輸送交通によって意図せずに損傷を受ける可能性が低く、整備のためにより容易に配置することができる。
Furthermore, the wave
あるいは、本発明の実施形態に係る異なる組の装置10を、所定の固定深さに配置してもよい。このような場合、カバー15を1つ以上設けてもよい。潮汐活動が多い時期には、カバー15は、より浅い深さに配置された装置を保護すると想定される。逆に、潮汐活動が少ない時期には、カバーをより深い場所の装置に迂回させることができる。これは、そのようなより深く配置された装置の動作を、それらを保護するためではなく、最適以下の効率で動作させないようにするためである。
Alternatively, different sets of
このようなカバーは、調節可能なテザーシステムに関連して上述したものと類似の調節システムによって駆動されてもよく、波エネルギのみから機械的に動力が供給されるか、または電動の態様が組み込まれるかのいずれかである。 Such a cover may be driven by an adjustment system similar to that described above in connection with the adjustable tether system and is mechanically powered from wave energy alone or incorporates an electrically powered aspect. One of them.
本発明の実施形態に係る装置10が一定の深さに配置される場合、これは、海底に固定されたプラットホームに取り付けることによって達成され得る。そのようなプラットホームは、その中に埋め込まれていてもよいし、そうでなければ、本願の様々な実施形態による装置によって電力供給されるエネルギ利用手段2を保護するように構成されていてもよい。そのような「一定の深さ」の実施形態では、ブイは、波エネルギ装置の位置を示すための手段として提供されてもよい。
If the
本発明の発明者は、人間の心臓血管系からインスピレーションを得ており、特に、心臓血管系が不整脈の間でさえも比較的一定した血流を維持する心臓血管系の能力からインスピレーションを得ている。装置10は、その弾性壁12及び三尖弁と共に、心臓血管系の態様及び利点を模倣している。本発明の実施形態は、海岸線の近くで広く行き渡っている不規則及び予測不可能な海面下の波力を、より予測可能で規則的な水の流れに変換することができる波エネルギ捕捉装置10を提供する。すなわち、波エネルギ捕捉装置10は、海岸線の近くで広く行き渡っている不規則及び予測不可能な海面下の波力を、より予測可能で規則的な水の流れに変換することができる。これは、このような水の規則的な流れを電気に効率的に変換するように最適化されたタービン4に動力を供給するように導くことができる。
The inventor of the present invention has been inspired by the human cardiovascular system, particularly the cardiovascular system's ability to maintain a relatively constant blood flow even during arrhythmias. It has gained.
本発明はタービンに関連して特に有効であると考えられるが、他のエネルギ利用手段2も考えられる。例えば、水は、従来の水力発電システムと併せて使用される実施形態によって、内陸貯水池まで汲み上げられてもよい。 While the present invention is believed to be particularly effective in connection with a turbine, other energy utilization means 2 are also contemplated. For example, water may be pumped up to an inland reservoir, according to embodiments used in conjunction with conventional hydropower systems.
さらに、本発明の実施形態に係る複数の波エネルギ装置10を、発電のためのシステムの一部として提供してもよい。複数の装置の下流端10dから出力された水流を単一のパイプ6に組み合わせて、本発明による単一の装置10よりもさらに規則的な水流のパワーをタービン4に供給することができる。規則性の増加は、個々の流れの組み合わせの平均化効果によるものである。
Furthermore, you may provide the several
本発明の代替実施形態では、本明細書で説明される特徴に加えて、又はその代わりに、他の特徴が提供されてもよい。例えば、多尖弁が記載された実施形態において使用され、心臓血管系に関連する類似性及び利点のために一般に好ましいが、代替の一方向弁が可能な置換である。これらは、可撓性弁部材を有することができる。あるいは、それらは、例えばボール、リング又はヒンジとして成形され、任意選択で閉状態に向かってばね荷重がかけられる、誘導された剛性弁部材を有することができる。 In alternative embodiments of the invention, other features may be provided in addition to or instead of the features described herein. For example, multi-cusp valves are used in the described embodiments and are generally preferred because of the similarities and advantages associated with the cardiovascular system, but alternative one-way valves are possible replacements. These can have flexible valve members. Alternatively, they can have an induced rigid valve member that is shaped, for example, as a ball, ring or hinge, and is optionally spring loaded towards the closed state.
多くの異なった形式のエネルギ利用手段も考えられる。本実施形態は、電気を生成するために装置から出力される水流からのエネルギを利用することに向けられている。しかし、この運動力は、他の方法、例えば、機械を直接駆動する方法、又は当技術分野で知られている他の方法で使用することができる。 Many different types of energy utilization are possible. This embodiment is directed to utilizing energy from the water stream output from the device to generate electricity. However, this kinetic force can be used in other ways, such as driving the machine directly, or other methods known in the art.
本発明をその特定の実施形態に関連して説明してきたが、多くの代替、修正及び変形が当業者には明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲内に入るそのような代替、修正及び変形をすべて包含することが意図される。 Although the present invention has been described in connection with specific embodiments thereof, many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Accordingly, it is intended to embrace all such alternatives, modifications and variations that fall within the scope of the appended claims.
Claims (22)
前記管の上流端にある海水流入口、及び前記管からの海水流によって動力供給されるエネルギ利用手段と連通可能な前記管の下流端と、
前記管を一連のチャンバに分割する複数の一方向弁と、を備え、
前記各チャンバは有効内部容積を変更する変形可能な弾性壁を有し、
前記各一方向弁は、前記管内の下流方向への水の流れを許容するために開くように構成され、前記管内の上流方向への水の流れに抵抗するために閉じるように構成されている、水中波エネルギ捕捉装置。 Tube,
A seawater inlet at the upstream end of the pipe, and a downstream end of the pipe capable of communicating with energy utilization means powered by the seawater flow from the pipe;
A plurality of one-way valves that divide the tube into a series of chambers;
Each chamber has a deformable elastic wall that changes the effective internal volume;
Each one-way valve is configured to open to allow downstream water flow in the tube and is configured to close to resist upstream water flow in the tube. Underwater wave energy capture device.
前記水中波エネルギ捕捉装置からの水流によって動力供給されるタービンと、発電機とを備える、発電システム。 In the electric power generation system for utilizing the energy from the underwater wave energy capture device according to any one of claims 1 to 14,
A power generation system comprising a turbine powered by a water flow from the underwater wave energy capturing device and a generator.
管を海水に浸し、
前記管の下流端をエネルギ利用手段に接続する、請求項20に記載の方法。 A tube having an inlet at the upstream end is provided and the tube is divided into a series of chambers by a plurality of one-way valves configured to be open to allow downstream water flow within the tube. Each one-way valve is configured to be closed to resist upstream water flow in the tube;
Soak the tube in sea water,
21. The method of claim 20, wherein the downstream end of the tube is connected to an energy utilization means.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1616289.3 | 2016-09-26 | ||
GB1616289.3A GB2554407B (en) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | Wave energy capture system |
PCT/GB2017/052864 WO2018055412A1 (en) | 2016-09-26 | 2017-09-25 | Wave energy capture system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019529811A true JP2019529811A (en) | 2019-10-17 |
JP6955782B2 JP6955782B2 (en) | 2021-10-27 |
Family
ID=57539681
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019537897A Active JP6955782B2 (en) | 2016-09-26 | 2017-09-25 | Wave energy capture system |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10844831B2 (en) |
EP (1) | EP3516205B1 (en) |
JP (1) | JP6955782B2 (en) |
GB (1) | GB2554407B (en) |
WO (1) | WO2018055412A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2571936B (en) * | 2018-03-12 | 2020-10-28 | Fortitudo Maris Ltd | Improved wave energy capture system |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3989951A (en) * | 1975-04-29 | 1976-11-02 | Westinghouse Electric Corporation | Wave energy power generating breakwater |
GB2007314B (en) * | 1977-10-13 | 1982-03-24 | British Petroleum Co | Wave energy device |
GB2024957A (en) * | 1978-07-06 | 1980-01-16 | British Petroleum Co | Wave energy device |
DK148925C (en) * | 1982-08-03 | 1986-05-12 | Kristian Dahl Hertz | PLANT TO USE THE ENERGY IN A SURFACE WAVER, EX. BULK ON A SURFACE SURFACE |
EP0198445B1 (en) * | 1985-04-16 | 1990-09-19 | Hydro Energy Associates Limited | A pneumatic hydro-electric power conversion system |
US5167483A (en) * | 1990-12-24 | 1992-12-01 | Gardiner Samuel W | Method for utilizing angular momentum in energy conversion devices and an apparatus therefore |
US6396162B1 (en) * | 2000-10-24 | 2002-05-28 | David Matthew Carrillo | Underground hydroelectric plant |
GB0124896D0 (en) * | 2001-10-17 | 2001-12-05 | Farley Francis J M | Flexible beam with pumping means |
SE529687C2 (en) * | 2007-01-22 | 2007-10-23 | Daniel Ehrnberg | Wave-power aggregate for extracting energy from wave motion in fluid, used in sea, has first and second portions which are configured to arrange in first and second positions when under influence of wave motion |
GB2450914A (en) * | 2007-07-12 | 2009-01-14 | Francis James Macdonald Farley | Distensible tube wave energy converter with helical reinforcement |
GB2458630A (en) * | 2008-02-28 | 2009-09-30 | Aws Ocean Energy Ltd | Deformable wave energy converter with electroactive material |
WO2010007607A1 (en) * | 2008-07-17 | 2010-01-21 | Jospa Limited | A wave energy converter |
US8120195B2 (en) * | 2008-07-23 | 2012-02-21 | Single Buoy Moorings, Inc. | Wave energy converter |
US9279409B2 (en) * | 2009-06-16 | 2016-03-08 | Single Buoy Moorings, Inc. | Environmental electrical generator |
US20130038063A1 (en) * | 2011-08-12 | 2013-02-14 | Jack Joseph Tawil | Apparatus and method for inhibiting the formation of tropical cyclones |
CN103994018B (en) * | 2014-06-11 | 2016-08-24 | 董万章 | Wave energy synthetical collection power generating device by conversion |
-
2016
- 2016-09-26 GB GB1616289.3A patent/GB2554407B/en active Active
-
2017
- 2017-09-25 US US16/333,572 patent/US10844831B2/en active Active
- 2017-09-25 JP JP2019537897A patent/JP6955782B2/en active Active
- 2017-09-25 WO PCT/GB2017/052864 patent/WO2018055412A1/en unknown
- 2017-09-25 EP EP17777366.0A patent/EP3516205B1/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB201616289D0 (en) | 2016-11-09 |
JP6955782B2 (en) | 2021-10-27 |
EP3516205A1 (en) | 2019-07-31 |
US10844831B2 (en) | 2020-11-24 |
WO2018055412A1 (en) | 2018-03-29 |
US20190234371A1 (en) | 2019-08-01 |
GB2554407B (en) | 2020-12-30 |
GB2554407A (en) | 2018-04-04 |
EP3516205B1 (en) | 2021-12-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5567269B2 (en) | Wave energy conversion | |
US20060202483A1 (en) | Capturing energy from the rise and fall of the tides and waves of the ocean | |
TWI549864B (en) | Wave energy conversion | |
US20110225965A1 (en) | Wave energy convertor | |
EP3303829B1 (en) | Wave energy converter with a differential cylinder | |
JPH0686862B2 (en) | Device and method for generating electric power from ocean waves | |
JP6955782B2 (en) | Wave energy capture system | |
US9464620B2 (en) | Wave energy machine | |
US9890762B2 (en) | Positive boyancy hydraulic power system and method | |
GB2498826A (en) | Storm resistant wave power generator | |
WO2019175553A1 (en) | Improved wave energy capture system | |
EP3245397B1 (en) | Device and process for transforming kinetic energy in electric energy | |
JP6962896B2 (en) | Sway energy converter | |
WO2013019214A1 (en) | Submerged wave energy converter | |
WO2024003077A1 (en) | Wave energy converter | |
GB2045362A (en) | Wave power energy system | |
GB2469531A (en) | Tapered channel intended to induce flow in a body of water | |
GB1571381A (en) | Generation of energy from marine sources | |
RO130432A2 (en) | Submerged wave-energy collector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190510 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190827 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200901 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210601 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210531 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210819 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210831 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210927 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6955782 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |